تأثير الحرارة والضغط والعامل الحفاز على الاتزان

٢٥ أكتوبر ٢٠٢٦

درس تأثير درجة الحرارة: نفسر زيادة المعدل بالحرارة بنظرية التصادم،‏ ثم نقرأ مخططات الطاقة وطاقة التنشيط،‏ ونحدد أثر الحرارة والضغط على الاتزان،‏ وأخيرًا دور العامل الحفاز. وفي صفحة الأسئلة تجد باقي الدرس.

نظرية التصادم وأثر الحرارة

• لا يحدث التفاعل إلا عند تصادم الدقائق بطاقة كافية وبوضع مناسب (تصادم فعال).
• برفع درجة الحرارة تزداد طاقة حركة الدقائق فيزداد عدد التصادمات الفعالة ،‏ فيزداد معدل التفاعل.
• يتضاعف معدل التفاعل تقريبًا عند كل ارتفاع قدره 10°C.

وإذا تضاعف المعدل مرتين متتاليتين (أربعة أضعاف) فقد ارتفعت الحرارة نحو 20°C :

طاقة التنشيط ومخططات الطاقة

• طاقة التنشيط Ea أقل طاقة لازمة لحدوث التصادم الفعال ،‏ وتقاس من مستوى المتفاعلات إلى قمة المنحنى.
• كلما قلت طاقة التنشيط زاد معدل التفاعل.
• ΔH = طاقة المتفاعلات – طاقة النواتج مع الإشارة : التفاعل الطارد يكون مستوى نواتجه أقل من المتفاعلات.
• طاقة تنشيط التفاعل العكسي = طاقة تنشيط الطردي – ΔH.

ولتحديد طاقتي تنشيط التفاعلين الطردي والعكسي من المخطط:

أثر درجة الحرارة على الاتزان

• رفع الحرارة ينشط التفاعل الماص (الاتجاه الذي يمتص حرارة) ،‏ وخفضها ينشط التفاعل الطارد.
• هي العامل الوحيد الذي يغير قيمة ثابت الاتزان : تزداد Kc برفع الحرارة في التفاعل الماص ،‏ وتقل في التفاعل الطارد.

ويمكن من مخطط الطاقة معرفة نوع التفاعل ثم رسم العلاقة بين Kc ودرجة الحرارة:

أثر الضغط وثابت الاتزان Kp

• زيادة الضغط (أو نقص الحجم) تنشط الاتجاه الذي عدد مولاته الغازية أقل ،‏ وخفضه تنشط الاتجاه الأكبر في عدد المولات. ولا يتأثر اتزان تفاعل متساوي عدد المولات الغازية.
• في التفاعلات الغازية يُستخدم الضغط الجزئي بدل التركيز ،‏ فتُكتب Kp مثل Kc لكن بالضغوط الجزئية للغازات فقط.

ومن منحنى النسبة المئوية للناتج عند درجات الحرارة والضغوط المختلفة نحدد نوع التفاعل (طارد أو ماص) وهل عدد مولات النواتج أقل أم أكثر:

العامل الحفاز

• يقلل طاقة التنشيط فيزيد سرعة التفاعل.
• يزيد معدل التفاعلين الطردي والعكسي بنفس المقدار ،‏ فيصل النظام إلى الاتزان أسرع دون أن يغير موضع الاتزان أو قيمة Kc أو ΔH.

ولذلك تكون العلاقة بين معدلي التفاعل الطردي والعكسي في وجود الحفاز خطًا مستقيمًا: